一种单相矩阵变频器和空调系统技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种单相矩阵变频器和空调系统，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂；其中，第一桥臂的第一端与第三桥臂的第一端以及第五桥臂的第一端相连，并连接于单相交流电源的第一端，第一桥臂的第二端与第二桥臂的第一端及空调压缩机的第一端相连；第三桥臂的第二端与第四桥臂的第一端及空调压缩机的第二端相连；第五桥臂的第二端与第六桥臂的第一端及空调压缩机的第三端相连；第二桥臂的第二端与第四桥臂的第二端以及第六桥臂的第二端相连，并连接于单相交流电源的第二端。该系统采用交-交变换，杜绝了直流环节所带来的谐波污染及无功功率，提高了功率密度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及空调节能领域，具体的说，涉及一种单相矩阵变频器和空调系统。
技术介绍
随着国民经济的飞速发展，工业现代化步伐不断加快，空调节能已成为国家重点改造和研发的项目。空调节能技术中，采用单相矩阵变频器变频调速技术是一个重要的途径。图1为所述传统空调变频器示意图。系统结构采用交流-直流-交流变换，过程中采用二极管或晶闸管进行整流，采用大容量电容进行储能。但传统变频器也存在一定的不足，首先，整流过程110产生大量无功功率及谐波污染，并且直流环节120采用大容量电容进行储能，使得电力变换装置功率密度较低，若为电解电容121，通常还会影响变频器的使用寿命。
技术实现思路
本专利技术提出一种单相矩阵变频器和空调系统。该变频器采用交-交变换，杜绝了直流环节所带来的谐波污染及无功功率，提高了功率密度。一种单相矩阵变频器和空调系统，基于单相矩阵变频器连接于单相交流电源与空调压缩机之间，包括:第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂；其中，所述第一桥臂的第一端与所述第三桥臂的第一端以及所述第五桥臂的第一端相连，并连接于所述单相交流电源的第一端，用于所述单相交流电源输出的交流电；所述第一桥臂的第二端与所述第二桥臂的第一端及所述空调压缩机的第一端相连，用于传递交流信号；所述第三桥臂的第二端与所述第四桥臂的第一端及所述空调压缩机的第二端相连，用于传递交流信号；所述第五桥臂的第二端与所述第六桥臂的第一端及所述空调压缩机的第三端相连，用于传递交流信号；所述第二桥臂的第二端与所述第四桥臂的第二端以及所述第六桥臂的第二端相连，并连接于所述单相交流电源的第二端，用于接收所述单相交流电源输出的交流电；进一步的，所述第一桥臂为第一双向开关；所述第二桥臂为第二双向开关；所述第三桥臂为第三双向开关；所述第四桥臂为第四双向开关；所述第五桥臂为第五双向开关；所述第六桥臂为第六双向开关。进一步的，所述第一双向开关包括第一绝缘栅双极型晶体管、第二绝缘栅双极型晶体管、第一二极管及第二二极管；其中，所述第一绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第一二极管负极及所述交流电源第一端相连，第一绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，第一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第一二极管的正极及所述第二绝缘栅双极型晶体管发射极、所述第二二极管的正极相连；所述第二绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第二绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第二二极管负极、所述空调压缩机的第一端、所述第二桥臂的第一端相连。进一步的，所述第二双向开关包括第三绝缘栅双极型晶体管、第四绝缘栅双极型晶体管、第三二极管及第四二极管；其中，所述第三绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第三二极管负极及所述空调压缩机第一端、所述第一桥臂第二端相连，所述第三绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第三绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第三二极管正极及所述第四绝缘栅双极型晶体管发射极、所述第四二极管的正极相连；所述第四绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第四绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第四二极管负极、所述交流电源第二端相连。进一步的，所述第三双向开关包括第五绝缘栅双极型晶体管、第六绝缘栅双极型晶体管、第五二极管及第六二极管；其中，所述第五绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第五二极管负极及所述交流电源第一端相连，所述第五绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第五绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第五二极管正极及所述第六绝缘栅双极型晶体管发射极、所述第六二极管的正极相连；所述第六绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第六绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第六二极管的负极、所述空调压缩机的第二端、所述第四桥臂的第一端相连。进一步的，所述第四双向开关包括第七绝缘栅双极型晶体管、第八绝缘栅双极型晶体管、第七二极管及第八二极管；其中，所述第七绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第七二极管负极及所述空调压缩机第二端、所述第三桥臂的第二端相连，所述第七绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第七绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第七二极管正极及所述第八绝缘栅双极型晶体管发射极、所述第八二极管的正极相连；所述第八绝缘栅双极型晶体管基极接收脉冲宽度调制信号，所述第八绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第八二极管的负极、所述交流电源第二端相连。进一步的，所述第五双向开关包括第九绝缘栅双极型晶体管、第十绝缘栅双极型晶体管、第九二极管及第十二极管；其中，所述第九绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第九二极管负极及所述交流电源第一端相连，所述第九绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第九绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第九二极管正极及所述第十绝缘栅双极型晶体管发射极、所述第十二极管的正极相连；所述第十绝缘栅双极型晶体管基极接收脉冲宽度调制信号，所述第十绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第十二极管的负极、所述空调压缩机的第三端、所述第六桥臂的第一端相连。进一步的，所述第六双向开关包括第十一绝缘栅双极型晶体管、第十二绝缘栅双极型晶体管、第十一二极管及第十二二极管；其中，所述第十一绝缘栅双极型晶体管集电极与所述第十一二极管负极及所述空调压缩机第三端、所述第五桥臂的第二端相连，所述第十一绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第十一绝缘栅双极型晶体管的发射极与所述第十一二极管正极及所述第八绝缘栅双极型晶体管发射极、所述第十二二极管的正极相连；所述第十二绝缘栅双极型晶体管的基极接收脉冲宽度调制信号，所述第十二绝缘栅双极型晶体管的集电极与所述第十二二极管的负极、所述交流电源第二端相连。进一步的，所述第一双向开关、第二双向开关、第三双向开关、第四双向开关、第五双向开关及第六双向开关组合遵循输入电压不能短路且输出电压不能开路的原则。本专利技术所述第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂以及第六桥臂通过接收所述交流电源传递的交流电，并传递至所述空调压缩机，所述空调压缩机输出交流电通过所述对应桥臂返回至所述交流电源，因此，所述单向变频器为交流-交流电能变换，能量可双向大功率传送，适用于电机四象限运行，同时对输出电压的幅值，相位及频率可实现自由调节，不但可用于电机驱动，也可应用于电力系统无功功率补偿。【附图说明】图1是本专利技术所述传统空调变频器结构示意图。图2是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统结构示意图。图3a是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统第一桥臂结构图。图3b是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统第二桥臂结构图。图3c是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统第三桥臂结构图。图3d是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统第四桥臂结构图。图3e是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统第五桥臂结构图。图3f是本专利技术实施例提供的一种单相矩阵变频器和空调系统第六桥臂结构图。【具体实施方式】下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本专利技术，而非对本专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本专利技术相关的部分而非全部结构。图2是本专利技术实施例提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相矩阵变频器和空调系统，连接于单相交流电源与空调压缩机之间，其特征在于，包括：第一桥臂、第二桥臂、第三桥臂、第四桥臂、第五桥臂、第六桥臂；其中，所述第一桥臂的第一端与所述第三桥臂的第一端以及所述第五桥臂的第一端相连，并连接于所述单相交流电源的第一端，用于接收所述单相交流电源输出的交流电；所述第一桥臂的第二端与所述第二桥臂的第一端及所述空调压缩机的第一端相连，用于传递交流信号；所述第三桥臂的第二端与所述第四桥臂的第一端及所述空调压缩机的第二端相连，用于传递交流信号；所述第五桥臂的第二端与所述第六桥臂的第一端及所述空调压缩机的第三端相连，用于传递交流信号；所述第二桥臂的第二端与所述第四桥臂的第二端以及所述第六桥臂的第二端相连，并连接于所述单相交流电源的第二端，用于接收所述单相交流电源输出的交流电。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张有林，郭清风，米雪涛，宋泽琳，钱强，
申请(专利权)人：珠海格力电器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44